JPH03250678A - Laser device - Google Patents
Laser deviceInfo
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- JPH03250678A JPH03250678A JP4593590A JP4593590A JPH03250678A JP H03250678 A JPH03250678 A JP H03250678A JP 4593590 A JP4593590 A JP 4593590A JP 4593590 A JP4593590 A JP 4593590A JP H03250678 A JPH03250678 A JP H03250678A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、高電圧側及び低電圧側電極間に、高周波電源
により高周波電圧を印加し、誘電体を隔てて高周波放電
を行うレーザ装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Objective of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention applies a high-frequency voltage between high-voltage side and low-voltage side electrodes using a high-frequency power source, and generates a high-frequency discharge across a dielectric. This invention relates to a laser device that performs.
(従来の技術)
各種レーザ加工に使用される、レーザガス圧力数10t
orr〜200torr程度で高周波放電を発生させて
レーザ励起を行うレーザ装置の一例を第4図に示した。(Conventional technology) Laser gas pressure number 10 tons used for various laser processing
FIG. 4 shows an example of a laser device that performs laser excitation by generating high-frequency discharge at about 200 torr.
なお、第4図は、高周波電源とレーザ発振部を表してい
る。即ち、高周波電源1は励振部2とパワーアンプ部3
より構成されており、励振部2で発生した周波数f(通
常13゜56 HM z±2KHz)の高周波電力は、
パワーアンプ部3により増幅され、特性インピーダンス
50Ωの同軸ケーブル4によりインピーダンス整合をと
るための整合器5を経てレーザ放電部の高電圧側電極6
aに供給される。一方、低電圧側電極6bは接地されて
いる。Note that FIG. 4 shows a high frequency power source and a laser oscillation section. That is, the high frequency power supply 1 has an excitation section 2 and a power amplifier section 3.
The high frequency power of the frequency f (usually 13°56 HM z±2KHz) generated in the excitation part 2 is
It is amplified by the power amplifier section 3 and then passed through the matching box 5 for impedance matching by the coaxial cable 4 having a characteristic impedance of 50Ω, and then the high voltage side electrode 6 of the laser discharge section.
supplied to a. On the other hand, the low voltage side electrode 6b is grounded.
また、高電圧側電極6aと低電圧側電極6b間に供給さ
れた高周波電圧は、各電極に隣接して配設された誘電体
7a及び7bを介してレーザガスに印加され、高周波放
電8を発生させる。なお、図には示していないが、高周
波放電によるガス温度上昇を防ぐため、誘電体7a、7
b間にはレーザガスを流している。さらに、前記高周波
放電8を挟んで、反射鏡9と部分反射鏡10を配置して
レーザ共振器を構成することにより、レーザ発振を行い
、レーザ光11を得るように構成されている。なお、レ
ーザ光11を変調する必要があるときには、励振部2に
外部よりパルス変調信号12を送ればよい。Further, the high frequency voltage supplied between the high voltage side electrode 6a and the low voltage side electrode 6b is applied to the laser gas via dielectrics 7a and 7b arranged adjacent to each electrode, generating a high frequency discharge 8. let Although not shown in the figure, in order to prevent the gas temperature from rising due to high frequency discharge, dielectrics 7a, 7
Laser gas is flowing between b. Furthermore, by arranging a reflecting mirror 9 and a partial reflecting mirror 10 with the high-frequency discharge 8 in between to form a laser resonator, laser oscillation is performed and laser light 11 is obtained. Note that when it is necessary to modulate the laser beam 11, the pulse modulation signal 12 may be sent to the excitation section 2 from the outside.
一方、パワーアンプ部3は、高周波信号を増幅するため
の真空管13、出力インピーダンス調整用コンデンサC
,、C2及びインダクタンスL1より構成され、前記真
空管13には、真空管を動作させるための直流の高電圧
が印加されており、さらに、この直流分を高周波出力側
に通さないためのコンデンサC3が接続されている。ま
た、インピーダンス整合をとるための整合器5は逆り形
であり、可変コンデンサC4とインダクタンスL2より
構成されている。On the other hand, the power amplifier section 3 includes a vacuum tube 13 for amplifying high frequency signals, and a capacitor C for adjusting output impedance.
, C2 and an inductance L1, a high DC voltage is applied to the vacuum tube 13 to operate the vacuum tube, and a capacitor C3 is connected to prevent this DC from passing through to the high frequency output side. has been done. Further, the matching device 5 for impedance matching is of an inverted type and is composed of a variable capacitor C4 and an inductance L2.
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、上記の様な構成を有する従来のレーザ装
置においては、以下に述べる様な解決すべき課題があっ
た。(Problems to be Solved by the Invention) However, in the conventional laser device having the above configuration, there were problems to be solved as described below.
即ち、放電入力の変化に伴い、放電抵抗が変化し、高周
波電源1の出力インピーダンスと不整合が生じ、それに
伴って反射波電力が発生して高周波電源1に悪影響を及
ぼしていた。また、従来のレーザ装置はパルス制御性能
は非常に優れているものの、高周波電源1自体が非常に
高価なものであった。That is, as the discharge input changes, the discharge resistance changes, causing a mismatch with the output impedance of the high-frequency power source 1, and accordingly, reflected wave power is generated, which adversely affects the high-frequency power source 1. Further, although the conventional laser device has very good pulse control performance, the high frequency power source 1 itself is very expensive.
本発明は、上記の様な従来技術の欠点を解消するために
提案されたもので、その目的は、放電入力の変化に対し
て、回路条件の不整合を和らげ、高周波電源に対する反
射波電力を抑制することのできる、安価なレーザ装置を
提供することにある。The present invention was proposed in order to eliminate the drawbacks of the prior art as described above, and its purpose is to alleviate the mismatch of circuit conditions in response to changes in discharge input, and to reduce the reflected wave power from the high frequency power source. An object of the present invention is to provide an inexpensive laser device that can suppress the noise.
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
本発明は、高電圧側電極と低電圧側電極間に高周波電源
によって高周波電圧を印加し、誘電体を隔てて高周波放
電を発生するレーザ装置において、前記高周波電源とし
て、その発振周波数が高周波放電の負荷変動に伴って変
化する自励式電源を用いたことを特徴とするものである
。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention provides a laser device that applies a high frequency voltage between a high voltage side electrode and a low voltage side electrode using a high frequency power supply to generate a high frequency discharge across a dielectric. The above-mentioned high-frequency power source is characterized in that a self-excited power source whose oscillation frequency changes in accordance with load fluctuations of high-frequency discharge is used.
(作用)
本発明のレーザ装置は、高周波電源として自励式電源を
用いているため、発振回路中のり、C1:よって決まる
発振周波数fに対して、その近傍子10%程度発振周波
数を変動させることができる。(Function) Since the laser device of the present invention uses a self-excited power source as a high-frequency power source, it is possible to vary the oscillation frequency by about 10% of the oscillation frequency f determined by the glue C1 in the oscillation circuit. I can do it.
したがって、放電入力に依存する放電インピーダンスの
変化に対応して、高周波電源の周波数を変動させること
ができるため、放電部との不整合状態を緩和することが
できる。Therefore, the frequency of the high-frequency power source can be varied in response to the change in discharge impedance depending on the discharge input, so that the mismatch state with the discharge section can be alleviated.
(実施例)
以下、本発明の一実施例を第1図に基づいて具体的に説
明する。なお、第4図に示した従来形と同一の部材には
同一の符号を付して、説明は省略する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be specifically described based on FIG. Incidentally, the same members as those of the conventional type shown in FIG. 4 are given the same reference numerals, and explanations thereof will be omitted.
本実施例のレーザ装置は、第1図に示した様に、自励式
高周波電源とレーザ発振部(放電部)とから構成されて
いる。即ち、高周波電源の高周波発振部20は、高周波
をトランス結合により放電負荷側に取出しやすいコルピ
ッツ回路で構成され、高周波を発振するための真空管(
三極管)21、発振周波数fを決めるコンデンサC5,
C6及び負荷との結合トランスを兼ねたインダクタンス
し3より構成されている。また、真空管21には、真空
管を動作させるための直流の高電圧が印加されており、
さらに、この直流分を高周波出力側に通さないだめのコ
ンデンサC7が取付けられている。As shown in FIG. 1, the laser device of this embodiment is composed of a self-excited high-frequency power source and a laser oscillation section (discharge section). That is, the high-frequency oscillation section 20 of the high-frequency power supply is composed of a Colpitts circuit that easily extracts high frequencies to the discharge load side by transformer coupling, and a vacuum tube (for oscillating high frequencies).
triode) 21, capacitor C5 that determines the oscillation frequency f,
It is composed of C6 and an inductance 3 which also serves as a coupling transformer with the load. Further, a high DC voltage is applied to the vacuum tube 21 to operate the vacuum tube.
Furthermore, a capacitor C7 is installed to prevent this direct current from passing through to the high frequency output side.
また、前記高周波発振部20で発生した周波数f(周波
数変動幅的±10%)の高周波電力は、トランス結合2
2を介してレーザ放電部の高電圧側電極6aと低電圧側
電極6bに供給されるように構成されている。ここで、
トランス結合22は、ある放電入力条件において(例え
ば、最大放電入力)、高周波発振部20の出力インピー
ダンスとレーザ放電部のインピーダンスとの整合をとる
ことができるように、−次側と二次側の巻数比を調整し
ている。Further, the high frequency power of the frequency f (±10% in terms of frequency fluctuation range) generated in the high frequency oscillator 20 is transmitted to the transformer coupling 2
2 to the high voltage side electrode 6a and low voltage side electrode 6b of the laser discharge section. here,
The transformer coupling 22 connects the negative side and the secondary side so that the output impedance of the high frequency oscillation section 20 and the impedance of the laser discharge section can be matched under a certain discharge input condition (for example, maximum discharge input). The turns ratio is adjusted.
なお、このとき、高周波発振部20で発生する発振周波
数fは、
f=1/2π、v’ 1 /L3 ・(1/C+ +
1 /C2)・・・(1)であり、放電負荷の変動に伴
って発振周波数fが変化して、不整合状態による反射電
力を和らげる働きがある。また、本実施例の場合、レー
ザ光11をパルス変調するときには、真空管21のグリ
ッドに外部よりパルス変調信号12を送れば良い。In addition, at this time, the oscillation frequency f generated in the high frequency oscillator 20 is f=1/2π, v' 1 /L3 ・(1/C+ +
1 /C2)...(1), and the oscillation frequency f changes with fluctuations in the discharge load, which acts to soften the reflected power due to the mismatch state. Further, in the case of this embodiment, when pulse modulating the laser beam 11, it is sufficient to send the pulse modulation signal 12 to the grid of the vacuum tube 21 from the outside.
この様な構成を有する本実施例のレーザ装置における作
用について以下に述べる。The operation of the laser device of this embodiment having such a configuration will be described below.
即ち、本実施例のレーザ装置においては、トランス結合
22より負荷側をみた放電抵抗rは、トランスの一次側
及び二次側の巻き数比に依存した関係で、−次側の抵抗
値と表すことができる。したがって、第1図の回路を等
価的に考えると、二次側の放電抵抗rは一次側のインダ
クタンスL3に直列に接続した抵抗性Rとみなすことが
できる。That is, in the laser device of this embodiment, the discharge resistance r viewed from the transformer coupling 22 to the load side is expressed as the negative side resistance value in a relationship that depends on the turn ratio of the primary and secondary sides of the transformer. be able to. Therefore, when considering the circuit of FIG. 1 equivalently, the discharge resistance r on the secondary side can be regarded as a resistance R connected in series with the inductance L3 on the primary side.
即ち、理想トランスの場合には、−次側、二次側の巻き
数をそれぞれn 1 + n 2とすると、R=(n
+ /n2) 2藝r
となる。また、この時、高周波発振部20の発振周波数
f。は、並列共振回路を考えることにより、fo=1/
2π
・J 1 /L3 ・(L/CI +1 /C2)−R
2/ L 2・・・(2)
と表される。よって、放電抵抗rの変化により、高周波
発振部20の発振周波数f。は変化することがわかる。That is, in the case of an ideal transformer, if the number of turns on the negative side and the secondary side are n 1 + n 2, then R = (n
+ /n2) 2gei r. Also, at this time, the oscillation frequency f of the high frequency oscillation section 20. By considering a parallel resonant circuit, fo=1/
2π ・J 1 /L3 ・(L/CI +1 /C2)−R
2/L 2...(2) It is expressed as. Therefore, the oscillation frequency f of the high frequency oscillator 20 changes due to a change in the discharge resistance r. can be seen to change.
また、本実施例の効果を第2図及び第3図を参照して説
明する。即ち、放電入力と放電抵抗rの関係を示した第
2図において、放電抵抗rは高周波放電の放電入力の増
加により増加し、また、発振周波数f。と放電抵抗rの
関係を示した第3図において、発振周波数f。の増加に
より放電抵抗rが減少することがわかる。なお、本実施
例においては、放電入力を100OWにして、発振周波
数が10MHzで放電回路の整合がとれるようにしてい
る。例えば、この時、放電入力を下げていくと、第2図
にし、たがって放電抵抗rが低下していくが、従来のレ
ーザ装置においては、発振周波数が変化しないので、放
電回路の整合状態が満足されず、高周波電源の方に反射
電力がもどり、高周波電源に悪影響を及ぼしていた。し
かし、本実施例においては、(2)式にしたがって発振
周波数f。が変化する。即ち、放電抵抗rが低下すると
等価的な抵抗値Rが低下するので、発振周波数foが増
加し、その結果、高周波電源自身が整合状態を維持でき
るように作用する。したがって、放電入力を変化させて
も、放電部と高周波電源間の不整合状態を緩和すること
ができる。Further, the effects of this embodiment will be explained with reference to FIGS. 2 and 3. That is, in FIG. 2 showing the relationship between the discharge input and the discharge resistance r, the discharge resistance r increases as the discharge input of high-frequency discharge increases, and the oscillation frequency f. In FIG. 3, which shows the relationship between the oscillation frequency f and the discharge resistance r. It can be seen that the discharge resistance r decreases with an increase in . In this embodiment, the discharge input is set to 100 OW so that the discharge circuit can be matched at an oscillation frequency of 10 MHz. For example, if the discharge input is lowered at this time, the discharge resistance r will decrease as shown in Figure 2, but in conventional laser devices, the oscillation frequency does not change, so the matching state of the discharge circuit is Unsatisfied, the reflected power returned to the high-frequency power source, adversely affecting the high-frequency power source. However, in this embodiment, the oscillation frequency f is determined according to equation (2). changes. That is, when the discharge resistance r decreases, the equivalent resistance value R decreases, so the oscillation frequency fo increases, and as a result, the high frequency power source itself acts to maintain a matching state. Therefore, even if the discharge input is changed, the mismatch between the discharge section and the high frequency power source can be alleviated.
この様に、本実施例によれば、高周波放電部と高周波電
源間の不整合状態を緩和することができ、不整合状態に
より生じる反射電力による高周波電源への悪影響をなく
すことができる。また、構成が簡単であるため従来の高
周波電源に比べて安価なレーザ用高周波電源を得ること
ができる。In this way, according to this embodiment, the mismatch between the high frequency discharge section and the high frequency power source can be alleviated, and the adverse effect on the high frequency power source due to the reflected power caused by the mismatch can be eliminated. Furthermore, since the configuration is simple, a high frequency power source for a laser can be obtained which is cheaper than a conventional high frequency power source.
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、自励式高周波電源を半導体を用いて構成しても同様
な効果が得られる。また、二次側の負荷回路中に整合器
を用いても良い。Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, and similar effects can be obtained even if the self-excited high-frequency power source is constructed using a semiconductor. Furthermore, a matching box may be used in the load circuit on the secondary side.
[発明の効果]
以上述べた様に、本発明によれば、高周波電源として、
その発振周波数が高周波放電の負荷変動に伴って変化す
る自励式電源を用いることにより、放電入力の変化に対
して、回路条件の不整合を和らげ、高周波電源に対する
反射波電力を抑制することのできる、安価なレーザ装置
を提供することができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, as a high frequency power source,
By using a self-excited power supply whose oscillation frequency changes with fluctuations in the high-frequency discharge load, it is possible to alleviate mismatches in circuit conditions and suppress reflected wave power from the high-frequency power supply in response to changes in discharge input. , an inexpensive laser device can be provided.
第1図は本発明のレーザ装置の一実施例を示す回路図、
第2図は放電入力と放電抵抗の関係を示す図、第3図は
発振周波数と放電抵抗の関係を示す図、第4図は従来の
レーザ装置の一例を示す回路図である。
1・・・高周波電源、2・・・励振部、3・・・パワー
アンプ部、4・・・同軸ケーブル、5・・・整合器、6
a・・・高電圧側電極、6b・・・低電圧側電極、7a
、7b・・・誘電体、8・・・高周波放電、9・・・反
射鏡、10・・・部分反射鏡、11・・・レーザ光、1
2・・・パルス変調信号、13・・・真空管、20・・
・高周波発振部、21・・・真空管、22・・・トラン
ス結合。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the laser device of the present invention;
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between discharge input and discharge resistance, FIG. 3 is a diagram showing the relationship between oscillation frequency and discharge resistance, and FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a conventional laser device. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... High frequency power supply, 2... Excitation part, 3... Power amplifier part, 4... Coaxial cable, 5... Matching box, 6
a...High voltage side electrode, 6b...Low voltage side electrode, 7a
, 7b... dielectric, 8... high frequency discharge, 9... reflecting mirror, 10... partial reflecting mirror, 11... laser light, 1
2...Pulse modulation signal, 13...Vacuum tube, 20...
・High frequency oscillation section, 21...vacuum tube, 22...transformer coupling.
Claims (1)
周波電圧を印加し、誘電体を隔てて高周波放電を発生す
るレーザ装置において、 前記高周波電源として、その発振周波数が高周波放電の
負荷変動に伴って変化する自励式電源を用いたことを特
徴とするレーザ装置。[Scope of Claims] A laser device that applies a high-frequency voltage between a high-voltage side electrode and a low-voltage side electrode by a high-frequency power source to generate a high-frequency discharge across a dielectric, wherein the high-frequency power source has an oscillation frequency that is high-frequency. A laser device characterized by using a self-excited power source that changes with discharge load fluctuations.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2045935A JP2656362B2 (en) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | Laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2045935A JP2656362B2 (en) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | Laser device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03250678A true JPH03250678A (en) | 1991-11-08 |
| JP2656362B2 JP2656362B2 (en) | 1997-09-24 |
Family
ID=12733128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2045935A Expired - Lifetime JP2656362B2 (en) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | Laser device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2656362B2 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02220487A (en) * | 1988-12-22 | 1990-09-03 | Herfurth Gmbh | Oscillator for producing gas discharge path |
-
1990
- 1990-02-28 JP JP2045935A patent/JP2656362B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02220487A (en) * | 1988-12-22 | 1990-09-03 | Herfurth Gmbh | Oscillator for producing gas discharge path |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2656362B2 (en) | 1997-09-24 |
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